阅读说明：本技术 一种异形截面瓶坯结构及其形成方法 (Special-shaped section bottle blank structure and forming method thereof ) 是由 谢国基 姜晓平 胡青春 罗国泉 陈境钰 卢佳 于 2020-06-09 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种异形截面瓶坯结构及其形成方法,异形截面瓶坯结构的坯身包括环形截面段、截面变化段、异形截面段,异形截面段具有异形截面,异形截面的内闭合线与外闭合线之间的最短距离为瓶坯结构的壁厚,外闭合线和内闭合线为波纹线,与异形截面瓶坯结构的长度相等、克重相等的环形截面瓶坯结构相比,异形截面瓶坯结构的吹瓶拉伸比保持与环形截面瓶坯结构的吹瓶拉伸比相等的前提下,异形截面的周长大于圆环形截面的周长,且异形截面瓶坯结构的壁厚小于环形截面瓶坯结构的壁厚。该异形截面瓶坯结构能有效缩短瓶坯注塑成型的冷却时间,以及吹瓶前的预加温时间,从而缩短了瓶子的整个加工周期,提高了生产效率。(The invention discloses a special-shaped section bottle blank structure and a forming method thereof, wherein a blank body of the special-shaped section bottle blank structure comprises an annular section, a section changing section and a special-shaped section, the special-shaped section has a special-shaped section, the shortest distance between an inner closing line and an outer closing line of the special-shaped section is the wall thickness of the bottle blank structure, the outer closing line and the inner closing line are corrugated lines, compared with the annular section bottle blank structure with the same length and the same gram weight of the special-shaped section bottle blank structure, the circumference of the special-shaped section is larger than the circumference of the annular section on the premise that the bottle blowing stretch ratio of the special-shaped section bottle blank structure is equal to the bottle blowing stretch ratio of the annular section bottle blank structure, and the wall thickness of the special-shaped section bottle blank structure is smaller than the. The special-shaped cross-section bottle blank structure can effectively shorten the cooling time of the injection molding of the bottle blank and the preheating time before bottle blowing, thereby shortening the whole processing period of the bottle and improving the production efficiency.)

一种异形截面瓶坯结构及其形成方法

技术领域

本发明涉及瓶坯技术领域，尤其涉及一种异形截面瓶坯结构及其形成方法。

背景技术

由于注塑成型具有高效性和可制造性的特点，注塑成型已成为制造塑料产品最常用的方法，在塑料加工行业中具有十分重要的地位。冷却是注塑工艺中最重要的阶段，对产品的质量和生产效率具有较大的影响，冷却时间约占整个注塑成型时间的2/3，可见，冷却时间是影响产品形成周期及能量消耗的关键。目前国内外对加快成型件的冷却技术的研究主要集中在加快模具散热部分，然而，由于瓶坯材料导热系数极小，在冷却过程中，本身热阻远大于冷却系统和模具的热阻，因此，瓶坯本身热阻才是影响冷却效率的主要因素，而现有技术中通过提高冷却水的换热系数和模具材料导热系数实质上对冷却时间的降低影响有限。

发明内容

为解决现有技术存在的不足，本发明提出一种异形截面瓶坯结构及其形成方法，其从瓶坯出发，对瓶坯结构进行新设计，通过改变瓶坯结构形状来加快注塑成型的冷却时间。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种异形截面瓶坯结构，包括瓶口、坯身、坯底，坯身包括环形截面段、截面变化段、异形截面段，环形截面段与瓶口连接，异形截面段与坯底连接，截面变化段为环形截面段与异形截面段之间的过渡段，

异形截面段具有异形截面，异形截面由内闭合线和外闭合线构成，内闭合线与外闭合线之间的最短距离为瓶坯结构的壁厚，外闭合线和内闭合线为波纹线，包括若干波峰和波谷，

与异形截面瓶坯结构的长度相等、克重相等的环形截面瓶坯结构相比，其中，环形截面瓶坯结构具有圆环形截面，异形截面瓶坯结构的吹瓶拉伸比保持与环形截面瓶坯结构的吹瓶拉伸比相等的前提下，异形截面的周长大于圆环形截面的周长，且异形截面瓶坯结构的壁厚小于环形截面瓶坯结构的壁厚。

本发明还提出一种异形截面瓶坯结构的形成方法，包括如下步骤：

S1提供一常规瓶坯结构，常规瓶坯结构包括瓶口、坯身、坯底，坯身为中空的圆柱形状，且具有由外闭合线和内闭合线构成的圆环形的截面，圆环形的外径和内径分别为m和n，圆环形截面的面积为S_环；

S2将圆环形截面的外闭合线和内闭合线改为波纹线，该波纹线具有若干个波峰和波谷，从而形成由外波纹线和内波纹线构成的异形截面，

具体地，预先设定波峰的个数，得到波峰和波谷与圆环形的中心连线的夹角θ,在保证异形截面的面积相对于圆环形截面的面积不变的前提下，建立异形截面模型；

S3根据异形截面模型获得异形截面瓶坯结构，该异形截面瓶坯结构的克重、吹瓶拉伸比与常规瓶坯结构相等，但该异形截面瓶坯结构的截面周长大于常规瓶坯结构的截面周长，且该异形截面瓶坯结构的壁厚小于常规瓶坯结构的壁厚。

本发明对现有技术中常规的环形截面瓶坯结构进行改进，改进的同时保持瓶坯的长度和克重不变，将环形截面瓶坯结构改为异形截面瓶坯结构，该异形截面瓶坯结构的异形截面相比于环形截面瓶坯结构的圆环形截面，其截面面积相同，截面周长增加，瓶坯壁厚减小，这样的特征使得本发明的异形截面瓶坯结构具有如下有益效果：

(1)由于截面周长增加，那么瓶坯与吹制模具的接触面积增大，从而缩短了瓶坯注塑成型的冷却时间，也缩短了整个注塑周期，提高了瓶坯的生产效率；

(2)由于瓶坯的壁厚减小，瓶坯的导热性变得更好，瓶坯在吹塑前的预加温将更加均匀，且加温时间缩短，从而减少了预加温过程中的能耗；

(3)本发明将环形截面瓶坯结构改为异形截面瓶坯结构，但瓶坯的拉伸比保持不变，因此瓶坯的吹塑性能并未发生改变，不影响吹塑形成的瓶子质量。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步描写和阐述。

图1a是现有技术中瓶坯的示意图。

图1b是图1a中A-A的剖面图。

图2是本发明的异形截面瓶坯结构的示意图。

图3a是图2中异形截面瓶坯结构的异形截面段的剖面图。

图3b是图3a中异形截面段的建模示意图。

具体实施方式

下面将结合附图、通过对本发明的优选实施方式的描述，更加清楚、完整地阐述本发明的技术方案。

如图1a和1b所示的现有技术，为一种常规瓶坯结构，该常规瓶坯结构10’包括瓶口1’、坯身2’、坯底3’，坯身2’位于瓶口1’、和坯底3’之间。坯身2’为中空的圆柱形形状，如图1b所示，坯身2’的截面为圆环形，圆环形截面的外径为m，内径为n，则坯身2’的壁厚t’＝m-n，圆环形截面的面积为：

为缩短塑料瓶注塑成型的冷却时间，本发明对瓶坯结构的形状进行研究和设计。

如图2所示，本发明的异形截面瓶坯结构20包括瓶口1、坯身2、坯底3，坯身2位于瓶口1和坯底3之间。具体地，坯身2包括环形截面段21、截面变化段22、异形截面段23。其中，环形截面段23与瓶口1连接，其具有圆环形的截面形状；异形截面段23与坯底3连接，其具有异形的截面形状，这里的“异形”是相对于圆环形而言，异形截面形状即不同于圆环形截面形状的截面形状；截面变化段22为环形截面段21与异形截面段23之间的过渡段,该过渡段从圆形渐变成异形轮廓。

坯底3包括圆弧变化段31和球面段32，圆弧变化段31与异形截面段23连接，其从异形轮廓渐变为圆形轮廓，并与球面段32圆弧过渡连接。球面段32的最大直径d不小于φ8。

本发明缩短注塑成型冷却时间的原理是：在不改变现有的常规瓶坯克重的前提下，通过改变瓶坯的截面形状，增加瓶坯结构的截面周长，减小瓶坯的壁厚，从而实质上增加瓶坯与吹瓶模具的接触面积，以达到缩短冷却时间，继而缩短注塑周期乃至整个生产周期、降低能耗、提高生产效率的有益效果。

基于上述原理，本发明提出了异形截面瓶坯结构的具体实施方式如下：

如图3a和3b所示，在该实施例中，异形截面段23的截面形状由外闭合线210b和内闭合线220b构成，外闭合线210b和内闭合线220b均为波纹形，由波纹线组成的外闭合线210b和内闭合线220b包括若干个波峰211b、221b和波谷212b、222b。

该实施例中的波纹形实质是由多个圆弧段组成，圆弧段对应的夹角决定了波纹的数量，圆弧的圆心位置和直径直接影响了波纹的幅值。如图3b所示，下面以其中一段曲线为例，介绍曲线模型的生成方法。

为保证异形截面瓶坯结构的拉伸比与图1a和1b所示的圆环形截面瓶坯结构相等，须使得外闭合线210b和内闭合线220b分别位于圆环形截面的外圆环和内圆环附近，优选地，外波纹线(即外闭合线210b)和内波纹线(即内闭合线220b)分别分布在外圆环和内圆环上，由波纹形的外闭合线210b和内闭合线220b所构成的截面(下称“内外波纹形截面”)面积与圆环形截面面积S_环相等，给出波峰个数x、D₁、D₂、D₃、D₄中的三个值即可得到唯一的波纹截面，先预设波峰个数x、D₁、D₂，通过异形截面模型，得出D₃、D₄、D₅、D₆。

其中，D₁表示圆环形截面的中心到内波纹线的波峰圆心的距离，D₂表示圆环形截面的中心到外波纹线的波谷圆心的距离，D₃表示外波纹线的波谷直径，D₄表示内波纹线的波谷直径，D₅表示内波纹线的波峰直径，D₆表示外波纹线的波峰直径。

内外波纹形截面的模型建立过程如下:

外波纹左右两端半径：

外波纹顶端半径：

令

其中，m、n分别为环形截面瓶坯结构的环形截面的外径和内径。

圆D₄和D₅相切，半径之和等于AB:

联立式2-8～2-11解得

波纹形截面面积为：

波纹截面与圆环截面面积相同：

S_波＝S_环θ (2-15)

圆D₃和D₆相切，半径之和等于AB:

联立2-2、2-14～2-16有

令

则有

D₃＝2AB-D₆ (2-21)

波纹厚度为：

至此，获得内外波纹形截面的模型。

本发明通过对现有的常规环形截面瓶坯结构进行改进，在不改变瓶坯克重的前提下，将环形截面瓶坯结构的圆环形截面改为异形截面，从而增加瓶坯结构的截面周长，实质上增加了瓶坯与吹瓶模具的接触面积，因而能够有效缩短瓶坯注塑成型的冷却时间；并且，异形截面瓶坯的壁厚相比于常规环形截面瓶坯得到减小，使得异形截面瓶坯具有更好的导热性，那么在将此瓶坯吹制瓶子时，瓶坯的预加温更加均匀，加温时间缩短，从而降低了瓶坯加温的能耗和吹瓶压力的能耗。另外，瓶坯截面形状的改变并不影响瓶坯的拉伸比，拉伸比保持与原有常规瓶坯的拉伸比不变，这就使得瓶子的吹塑性保持不变，通过吹塑能形成同样质量要求的瓶子。

上述具体实施方式仅仅对本发明的优选实施方式进行描述，而并非对本发明的保护范围进行限定。在不脱离本发明设计构思和精神范畴的前提下，本领域的普通技术人员根据本发明所提供的文字描述、附图对本发明的技术方案所作出的各种变形、替代和改进，均应属于本发明的保护范畴。本发明的保护范围由权利要求确定。